Biofilm – Source constante de micro-organismes et potentiellement de pathogènes

Qu’est-ce que le biofilm ?

Les biofilms sont des communautés complexes de micro-organismes qui adhèrent aux surfaces et sont entourés d’une matrice de substances polymériques extracellulaires (EPS).
Les EPS jouent un rôle crucial dans la formation, la stabilité et la protection des biofilms.
En fonction des conditions environnementales, le biofilm peut être constitué de Listeria monocytogenes, Bacillus cereus et mycoïdes, Salmonella spp, Campylobacter, Pseudomonas aeruginosa, Leuconostoc ou Cronobacter (Enterobacter sakazakii) qui construisent la matrice du biofilm (polymères organiques, polysaccharides, protéines, ADN, lipides, etc.) et d’autres micro-organismes (pathogènes), des phages, des enzymes d’altération, des spores, des moisissures et des levures qui vivent à l’intérieur de la matrice.
Grâce à cette structure, les biofilms sont plus résistants aux substances biocides que les mêmes bactéries dans un milieu liquide.
Cette construction complexe assure la survie des bactéries même dans des conditions extrêmes.

Les 3 étapes du biofilm

1. Adhésion/Attachement À ce stade, les micro-organismes individuels entrent pour la première fois en contact avec une surface et commencent à y adhérer.
Cette adhésion initiale est réversible et faible.
Les micro-organismes peuvent utiliser des flagelles, des pili ou d’autres appendices pour faciliter l’attachement.
Au fur et à mesure que les micro-organismes s’accumulent et s’attachent à la surface, ils commencent à produire des substances polymériques extracellulaires (EPS), qui forment une matrice protectrice autour du biofilm.

2. Accumulation/maturation Au fur et à mesure que le biofilm se développe, les micro-organismes de la communauté du biofilm commencent à croître et à se multiplier.
La matrice d’EPS devient plus étendue et plus complexe, assurant la stabilité structurelle du biofilm.
Les micro-organismes de la communauté du biofilm commencent à communiquer par le biais d’un processus appelé quorum sensing, au cours duquel ils libèrent des molécules de signalisation pour coordonner leur comportement.
Cette communication permet de réguler l’expression des gènes, ce qui conduit à la formation de microenvironnements spécialisés au sein du biofilm.
À ce stade, le biofilm devient très résistant aux agents antimicrobiens et à la réponse immunitaire de l’hôte.

3. Dispersion La phase de dispersion, au cours de laquelle les micro-organismes présents dans le biofilm se détachent de celui-ci, peut être classée en deux catégories : la dispersion active et la dispersion passive.
La dispersion passive se produit lorsque des parties du biofilm se détachent naturellement sous l’effet de forces physiques ou de conditions environnementales.
Au stade de la dispersion active, certains micro-organismes du biofilm subissent des changements physiologiques et entament le processus de détachement du biofilm.
Ce processus implique la production d’enzymes et de surfactants qui aident à libérer les micro-organismes individuels ou les groupes de cellules du biofilm.
Une fois dispersés, les micro-organismes peuvent coloniser de nouvelles surfaces et initier la formation de nouveaux biofilms.

La capacité des biofilms à se disperser est une stratégie de survie importante pour les micro-organismes qui s’y trouvent. Elle leur permet de coloniser de nouveaux environnements ou d’échapper à des conditions défavorables. Le biofilm est donc une source constante de contamination en raison de la libération imprévisible de micro-organismes.

Biofilm dans l’industrie alimentaire

Les pertes économiques causées par le biofilm sont énormes.
47% des rappels d’aliments sont liés au biofilm, 1,3 milliard de tonnes d’aliments sont jetés à la poubelle à cause de la contamination et l’impact financier direct moyen (réexpédition et ventes perdues) s’élève à 30 millions d’euros.
Aux États-Unis, 30 rappels ont lieu chaque semaine, dont 27 % sont dus à des allergènes non déclarés, 27 % à des salmonelles, 10 % à des Listeria, 10 % à des substances non déclarées et 26 % à d’autres raisons [1, 2, 3]. [ 1, 2, 3] Le biofilm représente donc un problème important pour les industries alimentaires, car il a un impact direct sur la sécurité et la qualité des aliments.
Le biofilm a également un impact sur les installations : il peut provoquer une résistance à l’écoulement des fluides dans les tuyaux et le CIP, en augmentant la rugosité des surfaces.
La formation de boue réduit les performances thermiques des échangeurs de chaleur.
Des gaz et des odeurs peuvent également apparaître.
Le biofilm corrode également les surfaces métalliques, ce qui peut entraîner la libération de microparticules et d’éléments d’alliage.

Biofilm dans le réseau d’eau

Les biofilms se développent facilement dans les systèmes d’eau des usines, car ils contiennent de nombreuses ramifications et sont difficiles à nettoyer, ce qui facilite la fixation du biofilm sur les surfaces humides du système de distribution d’eau.
Dans ces conditions, les bactéries affectent la qualité de l’eau et peuvent également provoquer de la corrosion.
Pour prévenir leur développement, l’eau potable est traitée et sa qualité doit être surveillée.
Kersia propose des solutions pour éliminer les biofilms existants en appliquant des produits enzymatiques spécifiques qui hydrolysent la matrice protégeant le biofilm, décomposent les matières organiques et dissolvent les sols minéraux et les polysaccharides.

Le biofilm dans les exploitations agricoles

Les biofilms peuvent se trouver à différents endroits dans les exploitations agricoles, car ils peuvent se développer sur un large éventail de surfaces où l’eau, les nutriments et les micro-organismes sont présents.
Parmi les endroits les plus courants où l’on peut trouver des biofilms dans les exploitations agricoles, on peut citer

  • Systèmes de distribution d’eau : Les biofilms se forment souvent dans les systèmes de distribution d’eau, tels que les tuyaux d’irrigation, les tuyaux et les réservoirs, où l’écoulement de l’eau est lent ou stagnant.
  • Établissements d’élevage : Des biofilms peuvent se développer sur les surfaces des bâtiments d’élevage, telles que les mangeoires, les abreuvoirs et les murs, où les matières organiques constituent une source de nutriments pour la croissance microbienne.
  • Systèmes de manutention du fumier : Des biofilms peuvent se former dans les zones de stockage du fumier, y compris les fosses, les lagunes et les caniveaux, en présence de matières organiques provenant des déchets animaux.
  • Silos et cellules de stockage : Les structures de stockage agricole peuvent également héberger des biofilms sur les surfaces en contact avec les grains stockés, les aliments pour animaux ou d’autres matières organiques.

La prévention de la formation de biofilms est essentielle pour préserver la santé des animaux et la productivité de l’environnement agricole, et pour éviter l’introduction d’agents pathogènes (d’origine alimentaire) dans la chaîne alimentaire.

Contrôle des biofilms – une approche méthodologique

Le contrôle des biofilms – une approche critique et méthodologique essentielle au maintien de la propreté et de l’hygiène dans tous les secteurs – de la ferme à la table.
Les biofilms, communautés de micro-organismes enfermés dans une matrice protectrice, posent des problèmes importants dans de nombreux contextes, depuis les exploitations agricoles et les usines de transformation des aliments jusqu’aux établissements de restauration.
Kersia propose des conseils et des solutions pour relever efficacement ces défis grâce à une approche tridimensionnelle visant à

  • Mesures préventives contre la formation de biofilms
  • Détection et caractérisation des biofilms
  • Élimination du biofilm

Mesures préventives contre la formation de biofilms

  • Prévenez l’attachement, première étape du cycle de vie du biofilm, grâce à une conception hygiénique des surfaces et des équipements, à un entretien approprié et, si nécessaire, à leur remplacement.
  • Évitez autant que possible les salissures résiduelles organiques et minérales de la surface, qui faciliteront l’attachement et le développement du biofilm.
    Cela suppose que les procédures de nettoyage adéquates, préalablement définies et validées, soient appliquées quotidiennement, mais aussi qu’un contrôle et une vérification appropriés soient effectués pour détecter toute déviation.

Détection et caractérisation des biofilms

Des biofilms peuvent néanmoins se former, mais leur présence est souvent difficile à confirmer et à localiser.
Le plan de contrôle doit tenir compte de ce résultat possible, qui réduira la sensibilité du plan d’échantillonnage.
La présence d’un biofilm doit être suspectée lorsqu’un modèle inhabituel de contamination est rencontré, généralement avec une série pseudo-aléatoire de résultats non conformes, et lorsque d’autres causes raisonnablement possibles ont été exclues par l’analyse des causes profondes.
Alors qu’il est possible de révéler visuellement la présence de biofilm sur les surfaces à l’aide du kit de détection Kersia, la présence de biofilm dans les circuits est difficile à confirmer car il est impossible d’y accéder directement, mais elle peut être détectée par échantillonnage au cours du traitement enzymatique.

Élimination du biofilm

L’élimination du biofilm à l’aide de protocoles chimiques standard est plus difficile qu’avec des sols conventionnels, et comme nous sommes généralement confrontés à un biofilm mature, un traitement curatif enzymatique devient nécessaire.
Un traitement préventif périodique, visant à traiter un biofilm en formation avant le détachement ou la dispersion des bactéries, peut également être envisagé en fonction de chaque situation.
La détergence enzymatique est spécifiquement conçue pour traiter le biofilm, en utilisant des enzymes choisies pour perturber la matrice qui emprisonne les bactéries.
Étant donné qu’un plus grand nombre de bactéries sont susceptibles d’être libérées du biofilm pendant la détergence enzymatique, la désinfection doit être effectuée avec soin pour s’assurer que leur nombre est correctement réduit à un niveau de contamination adéquat avant la poursuite de la transformation des denrées alimentaires.

Biofilm avant traitement

1 – Dégradation enzymatique

2 – Application d’un désinfectant Kersia avec agent oxydant

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